CN103591990A - 一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法 - Google Patents

Abstract

一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，包括以下步骤；以调速电机驱动容积式燃油泵，改变燃油流量；容积泵出口并联节流装置和限压装置；用压差测量装置测量节流装置进出口压强差；适当设定限压装置的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；起动过程中，限压装置关闭，用节流装置的流通面积和进出口压强差精确计算燃油流量；起动后，限压装置开启，通过调节调速电机转速，以普通电动泵模式计量燃油流量。本发明的优点：可直接应用于燃气轮机燃油系统，亦可应用于燃气轮机的燃烧室、涡轮等部件试验设备。能够使系统兼顾可靠性、成本与计量精度，显著提高燃油系统乃至燃气轮机的整体性能。

Description

一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃油系统技术领域，特别涉及了一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法。

背景技术

燃气轮机通过燃烧燃油对外做功，燃油系统的主要功能就是计量供往燃气轮机燃烧室的燃油流量，实现燃气轮机的状态控制。燃气轮机在不同工况下对燃油计量性能的要求不同，通常可分为“起动过程”和“起动后”两阶段。“起动过程”需要的燃油流量小，并且为使起动可靠，要求燃油精确计量；“起动后”需要的燃油流量大，但起动成功后即可进入转速闭环控制，即通过增、减燃油使燃气轮机转速恒定，故对燃油计量的精度要求不高。

现有燃气轮机的燃油计量方法可分为以下四种类型：

1）变排量泵

通过调节变量燃油泵的排量，实现燃油计量，常见的有变量柱塞泵与计量活门和压差活门组合等形式。

2）容积泵回油

通过调节容积式燃油泵的回油流量，实现燃油计量，常见的有齿轮泵与计量活门、压差活门和回油活门组合等形式。

3）叶轮泵节流

通过对叶轮式燃油泵的出口节流，实现燃油计量，常见的有离心泵与计量活门和压差活门组合等形式。

4）电动泵调速

通过调速电机调节燃油泵转速，实现燃油计量。所用燃油泵通常为容积式泵，因此燃油泵输出流量与转速成正比。

前三种方法精度高，但结构复杂，使可靠性差、成本高；第四种方法结构简单、可靠性高、成本低，但受容积泵效率的影响，其低转速、小流量工况下的精度差，不利于燃气轮机的起动过程控制。

可见，现有的燃气轮机燃油计量方法存在可靠性、成本与计量精度无法兼顾问题，制约了燃油系统乃至燃气轮机整体性能的进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有燃气轮机燃油计量方法存在的可靠性、成本与计量精度无法兼顾问题，特提供了一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法。

本发明提供了一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，其特征在于：所述的基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，包括以下步骤；

1）以调速电机驱动容积式燃油泵，改变燃油流量；

2）容积泵出口并联节流装置和限压装置；

3）用压差测量装置测量节流装置进出口压强差；

4）适当设定限压装置的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

5）起动过程中，限压装置关闭，用节流装置的流通面积和进出口压强差精确计算燃油流量；

6）起动后，限压装置开启，通过调节调速电机转速，以普通电动泵模式计量燃油流量。

调节调速电机转速，在电动泵调速方法的基础上，增加了并联的节流装置（3）和限压装置（5），流通面积固定，记为A，并用压差测量装置（4）测量节流装置（3）进出口的压强差，记为ΔP，将流经节流装置（3）的燃油流量记为Qf；限压装置（5）具有设定的开启压强，设定限压装置（5）的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

根据限压装置（5）是否开启，图1所示系统可分为两种工作模式；

1）起动过程，限压装置（5）关闭；

调速电机（1）驱动容积泵（2）输出计量油，记为Q；

由于限压装置（5）关闭，容积泵（2）输出的计量油全部流经节流装置（3），并且根据流体力学相关知识，可得：

$Q=\mathrm{Qf}=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A...\left(1\right)$

其中，K为与燃油有关的已知常数；A为已知的结构参数；ΔP由压差测量装置（4）实时获取；根据（1）式即可实时精确计算容积泵（2）输出的计量油流量，满足燃气轮机起动过程的需求；

2）起动后，限压装置（5）开启；

起动后，不再需要精确计算燃油流量，通过调节调速电机（1）转速，以普通电动泵模式计量燃油即可；此时限压装置（5）的作用是分流流经节流装置（3）的燃油，降低大流量状态下系统的流阻，防止容积泵（2）后压强过高带来的安全隐患。

本发明的优点：

本发明所述的基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，可直接应用于燃气轮机燃油系统，亦可应用于燃气轮机的燃烧室、涡轮等部件试验设备。采用本发明阐述的燃油计量方法设计燃气轮机燃油系统，能够使系统兼顾可靠性、成本与计量精度，显著提高燃油系统乃至燃气轮机的整体性能。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为基于电动泵的燃油计量方法原理示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，其特征在于：所述的基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，包括以下步骤；

1）以调速电机驱动容积式燃油泵，改变燃油流量；

2）容积泵出口并联节流装置和限压装置；

3）用压差测量装置测量节流装置进出口压强差；

4）适当设定限压装置的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

5）起动过程中，限压装置关闭，用节流装置的流通面积和进出口压强差精确计算燃油流量；

6）起动后，限压装置开启，通过调节调速电机转速，以普通电动泵模式计量燃油流量。

调节调速电机转速，在电动泵调速方法的基础上，增加了并联的节流装置（3）和限压装置（5），流通面积固定，记为A，并用压差测量装置（4）测量节流装置（3）进出口的压强差，记为ΔP，将流经节流装置（3）的燃油流量记为Qf；限压装置（5）具有设定的开启压强，设定限压装置（5）的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

根据限压装置（5）是否开启，图1所示系统可分为两种工作模式；

1）起动过程，限压装置（5）关闭；

调速电机（1）驱动容积泵（2）输出计量油，记为Q；

由于限压装置（5）关闭，容积泵（2）输出的计量油全部流经节流装置（3），并且根据流体力学相关知识，可得：

$Q=\mathrm{Qf}=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A...\left(1\right)$

其中，K为与燃油有关的已知常数；A为已知的结构参数；ΔP由压差测量装置（4）实时获取；根据（1）式即可实时精确计算容积泵（2）输出的计量油流量，满足燃气轮机起动过程的需求；

2）起动后，限压装置（5）开启；

起动后，不再需要精确计算燃油流量，通过调节调速电机（1）转速，以普通电动泵模式计量燃油即可；此时限压装置（5）的作用是分流流经节流装置（3）的燃油，降低大流量状态下系统的流阻，防止容积泵（2）后压强过高带来的安全隐患。

实施例2

本实施例提供了一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，其特征在于：所述的基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，包括以下步骤；

1）以调速电机驱动容积式燃油泵，改变燃油流量；

2）容积泵出口并联节流装置和限压装置；

3）用压差测量装置测量节流装置进出口压强差；

4）适当设定限压装置的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

5）起动过程中，限压装置关闭，用节流装置的流通面积和进出口压强差精确计算燃油流量；

6）起动后，限压装置开启，通过调节调速电机转速，以普通电动泵模式计量燃油流量。

调节调速电机转速，在电动泵调速方法的基础上，增加了并联的节流装置（3）和限压装置（5），流通面积固定，记为A，并用压差测量装置（4）测量节流装置（3）进出口的压强差，记为ΔP，将流经节流装置（3）的燃油流量记为Qf；限压装置（5）具有设定的开启压强，设定限压装置（5）的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启。

Claims (2)

1.一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，其特征在于：所述的基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，包括以下步骤；

1）以调速电机驱动容积式燃油泵，改变燃油流量；

2）容积泵出口并联节流装置和限压装置；

3）用压差测量装置测量节流装置进出口压强差；

4）适当设定限压装置的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

5）起动过程中，限压装置关闭，用节流装置的流通面积和进出口压强差精确计算燃油流量；

6）起动后，限压装置开启，通过调节调速电机转速，以普通电动泵模式计量燃油流量。

2.按照权利要求1所述的基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法，其特征在于：调节调速电机转速，在电动泵调速方法的基础上，增加了并联的节流装置（3）和限压装置（5），流通面积固定，记为A，并用压差测量装置（4）测量节流装置（3）进出口的压强差，记为ΔP，将流经节流装置（3）的燃油流量记为Qf；限压装置（5）具有设定的开启压强，设定限压装置（5）的开启压强，使该装置在燃气轮机起动过程中关闭，起动后开启；

根据限压装置（5）是否开启，可分为两种工作模式；

1）起动过程，限压装置（5）关闭；

调速电机（1）驱动容积泵（2）输出计量油，记为Q；

由于限压装置（5）关闭，容积泵（2）输出的计量油全部流经节流装置（3），并且根据流体力学相关知识，可得：

$Q=\mathrm{Qf}=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A...\left(1\right)$

其中，K为与燃油有关的已知常数；A为已知的结构参数；ΔP由压差测量装置（4）实时获取；根据（1）式即可实时精确计算容积泵（2）输出的计量油流量，满足燃气轮机起动过程的需求；

2）起动后，限压装置（5）开启；

起动后，不再需要精确计算燃油流量，通过调节调速电机（1）转速，以普通电动泵模式计量燃油即可；此时限压装置（5）的作用是分流流经节流装置（3）的燃油，降低大流量状态下系统的流阻，防止容积泵（2）后压强过高带来的安全隐患。

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